1、模型組合講解一一電路的動態變化模型崔淑芳湯寶柱模型概述“電路的動態變化”模型指電路中的局部電路變化時引起的電流或電壓的變化，變化起因有變阻器、電鍵的閉合與斷開、變壓器變匝數等。不管哪種變化，判斷的思路是固定的，這種判斷的固定思路就是一種模型。模型講解一、直流電路的動態變化1.直流電路的動態變化引起的電表讀數變化問題例1.如圖1所示電路中，當滑動變阻器的滑片P向左移動時，各表（各電表內阻對電路的影響均不考慮）的示數如何變化？為什么？圖1解析：這是一個由局部變化而影響整體的閉合電路歐姆定律應用的動態分析問題。對于這類問題，可遵循以下步驟：先弄清楚外電路的串、并聯關系，分析外電路總電阻怎樣變化；由I

2、=-確定閉合電路的電流強度如何變化；再由U=E-Ir確定路端電壓的變化情Rr況；最后用部分電路的歐姆定律U=IR及分流、分壓原理討論各部分電阻的電流、電壓變化情況。當滑片P向左滑動，R3減小，即R總減小，根據1總=一判斷總電流增大，Ai示R總r數增大；路端電壓的判斷由內而外，根據U=E-Ir知路端電壓減小，V示數減小；對Ri,有Ui=、Ri所以Ui增大，Vi示數增大；對并聯支路，U2=U-Ui,所以U2減小，V2示數減小；一一U2對R2,有I2=W，所以I2減小，A2示數減小。R2評點：從本題分析可以看出，在閉合電路中，只要外電路中的某一電阻發生變化，這時除電源電動勢、內電阻和外電路中的定值電

3、阻不變外，其他的如干路中的電流及各支路的電2流、電壓的分配，從而引起功率的分配等都和原來的不同，可謂“牽一發而動全身”，要注意電路中各量的同體、同時對應關系，因此要當作一個新的電路來分析。解題思路為局部電路 r 整體電路 r 局部電路，原則為不變應萬變(先處理不變量再判斷變化量)。2.直流電路的動態變化引起的功能及圖象問題例2.用伏安法測一節干電池的電動勢和內電阻，伏安圖象如圖所示，根據圖線回答：(1)干電池的電動勢和內電阻各多大？(2)圖線上a點對應的外電路電阻是多大？電源此時內部熱耗功率是多少？(3)圖線上a、b兩點對應的外電路電阻之比是多大？對應的輸出功率之比是多大？(4)在此實驗中，電

4、源最大輸出功率是多大？心 d；2_55.073(/A圖2解析：(1)開路時(I=0)的路端電壓即電源電動勢，因此E=1.5V，內電阻E15r=一一= =0.2I短7.5也可由圖線斜率的絕對值即內阻，有：r=4，=0.2”2.5(2)a點對應外電阻Ra=U旦=0.4QIa2.5此時電源內部的熱耗功率：2一2-Pr=Iar=2.50.2W=1.25W也可以由面積差求得：Pr=IaE-IaUa=2.5(1.5-1.0)W=1.25W(3)電阻之比：冬冬= =地些地些= =日日Rb0.5/5.012輸出功率之比:岌岌= =或竺或竺W=1Pb0.55.0W1(4)電源最大輸出功率出現在內、夕卜電阻相等時

5、，此時路端電壓U=巨，干路電流扇1.57.5I=，因而最大輸出功率電m=xW=2.81W222當然直接用P出m=5-計算或由對稱性找乘積IU（對應于圖線上的面積）的最大值，也4r可以求出此值。評點：利用題目給予圖象回答問題，首先應識圖（從對應值、斜率、截矩、面積、橫縱坐標代表的物理量等），理解圖象的物理意義及描述的物理過程：由U-I圖象知E=1.5V,斜率表內阻，外阻為圖線上某點縱坐標與橫坐標比值；當電源內外電阻相等時，電源輸出功率最大。二、交變電路的動態變化例3.如圖3所示為一理想變壓器，S為單刀雙擲開關P為滑動變阻器的滑動觸頭，U1為加在初級線圈兩端的電壓，I為初級線圈中的電流強度，則（）

6、A.保持U1及P的位置不變，S由a合到b時，I1將增大B.保持P的位置及U1不變，S由b合到a時，R消耗的功率減小C.保持Ui不變，S合在a處，使P上滑，Ii將增大D.保持P的位置不變，S合在a處，若Ui增大，11將增大圖3解析：S由a合到b時，n1減小，由=土可知U2增大,U2n2又P=IiUi,從而Ii增大，可見選項A是正確的。當S由b合到a時，與上述情況相反，U?,P2將減小，可見，選項B也是正確的。當P上滑時，R增大，P2=減小，又RUini,P=P2,R=UI，從而I減小，可見選項C是錯誤的。當Ui增大，由=一,可知U2n2U2,、”、，,11n?U2增大，I2=隨之增大；由一=一可

7、知I也增大，則選項D是正確的。R12n1說明：在處理這類問題時，關鍵是要分清變量和不變量，弄清理想變壓器中U2由5和匝數比決定；12由U2和負載電阻決定；I1由12和匝數比決定。總結：變壓器動態問題（制約問題）P2隨之增大，而R=P2,1電壓制約：當變壓器原、副線圈的匝數比（上）一定時，輸出電壓U2由輸入電壓決定,n2nUi即U2J,可簡述為“原制約副”2電流制約：當變壓器原、副線圈的匝數比(口)一定，且輸入電壓。1確定時，原線圈中的電流Ii由副線圈中的輸出電流I2決定，即Ii=住，可簡述為“副制約原”。ni3負載制約：變壓器副線圈中的功率P2由用戶負載決定，P2=%1十2十；原線圈的輸入功率

8、R=P2簡述為“副制約原”。特例：當變壓器空載時(即負載電阻R=*)，輸出功率為零，輸入電流為零，輸入功率也為零。當副線圈短路時(即負載電阻R=0),輸出電流為無窮大，則輸入電流也是無窮大，使原線圈處于“短路”狀態。模型要點判斷思路：(1)電路中不論是串聯還是并聯部分，只要有一個電阻的阻值變大時，整個電路的總電阻就變大。只要有一個電阻的阻值變小時，整個電路的總電阻都變小。(2)根據總電阻的變化，由閉合電路歐姆定律可判定總電流、電壓的變化。(3)判定變化部分的電流、電壓變化。如變化部分是并聯回路，那么仍應先判定固定電阻部分的電流、電壓的變化，最后變化電阻部分的電流、電壓就能確定了。上述的分析方法

9、俗稱“牽一發而動全身”，其要點是從變量開始，由原因導出結果，逐層遞推，最后得出題目的解。圖象特性類型公式圖象特例I-R圖線=f(R)E1J短路R=0,I=r圖象頂端斷路R=00,I=0圖象末端R+r5U-R圖線U=IR_ERr+R:匕匕L短路R=0,U=0,W=E斷路R=*,U=E,5=0U-I圖線U=E-Ir4短路R=0,I=E/r,U=0斷路R=M,I=0,U=EP-R圖線p=(rER)2RJ幾幾f0F出出X虹虹*2A當R-r時，電源的輸出功率最大，E2Pm-，PPm時有兩個等效電阻4r誤區點撥1.區分固定導體的I-U圖線與閉合電路歐姆定律的U-I圖象。2.在固定導體的I-U圖線中，R=c

10、ot8，斜率越大，R越小；k斜率在固定導體的U-I圖線中，R=tan8=k斜率，斜率越大，R越大，在閉合電路歐姆定律的U-I圖象中，電源內阻r=|k斜率|,斜率越大，內阻r越大。3.區分電源總功率底=EI（消耗功率）；輸出功率椿出=U端1（外電路功率）；電源損耗功率巳損=I2r（內電路功率）；線路損耗功率R戔損=I2R線4.輸出功率大時效率不一定大，當R=r，電源有最大輸出功率時，效率僅為50%,所以功率大并不一定效率局。5.求解功率最大時要注意固定阻值與可變電阻的差異。6.區分電動勢E和內阻r均不變與r變化時的差異。模型演練1.（2006年楊浦高級中學期末考試）如圖4所示的電路中，當滑動變阻器的滑動觸頭向上滑動時，下面說法正確的是（）A.電壓表和電流表的讀數都減小；B.電壓表和電流表的讀數都增加；C.電壓表讀數減小，電流表的讀數增加；D.電壓表讀數增加，電流表的讀數減小。答案：D2.在家用交流